Оно было известно уже в древности. А в Средневековье различали не только сталь, железо и чугун, но и различные их марки. Например, клинки оружия могли изготавливаться из обычной стали или из дамасской – знаменитого булата. Кузнецы того времени, конечно же, не знали, что особые свойства железу придает прежде всего различное содержание углерода, но варили сталь с древесным углем.
      Сейчас содержание углерода служит одним из основных показателей, по которому определяются сорт и марка черного металла. Различают низко-, средне– и высокоуглеродистые стали. Самая низкоуглеродистая сталь в практике называется железом. В ней меньше 0,1 % углерода, она очень мягкая (по сравнению с другими марками), хорошо поддается ковке, гнется, сваривается кузнечным способом, но закалить ее крайне сложно.
      Наилучшей сталью для ручной ковки и изготовления художественных изделий считается низкоуглеродистая (до 0,3 %). Ее называют еще поделочной. Она хорошо куется и сваривается, ее можно закалить для придания прочности изделию.
      Конструкционная сталь среднеуглеродистая (до 0,85 %). Она средней твердости, хорошо куется при нагреве и закаливается, но кузнечной сварке поддается плохо.
      Высокоуглеродистая сталь наиболее твердая, даже при специальном нагреве куется с трудом и почти не сваривается. Содержание углерода в ней может достигать 1,35 %. Используется она для изготовления различных инструментов и их рабочих частей, поэтому называется также инструментальной.
      Чугун – это черный металл с содержанием углерода свыше 2 %. Он твердый, но хрупкий, ковать или варить его нельзя. Чугунные детали изготавливаются литьем, провести которое в условиях обычной домашней мастерской невозможно.
      Самый распространенный слесарный материал, конечно же, сплав железа и углерода – сталь (удельный вес 7,8 г/см2). Но сталь стали рознь: есть твердые, высокопрочные стали, которые, как правило, не поддаются ручной обработке. (В мастерской такие стали присутствуют в виде инструмента.) А вот мягкие стали, их еще называют ковкими, вполне пригодны для обработки в домашних условиях. Однако следует помнить, что такая сталь особенно сильно подвержена коррозии.
      Для домашней обработки наиболее подходит поделочная сталь. Согласно стандарту ГОСТ 380–71 к этому виду относится сталь с маркой от 0 до 6. В профессиональных кругах они называются просто тройкой, пятеркой и т. д. В специальной же литературе обозначаются буквами Ст и номером марки.
      Ст 0 (до 0,23 % углерода), Ст 1 (0,07–0,12 %), Ст 2 (0,09–0,15 %) и Ст 3 (0,14–0,22 %) не закаливаются, хорошо свариваются и применяются в виде различных прутков, полос, листов и проволоки. Из них получаются различные кованые, гнутые и чеканные изделия.
      Ст 4 (0,18–0,27 % углерода) используется для изготовления заклепок, болтов, труб, уголков, швеллеров и т. п. Она тверже, слабо закаливается, но достаточно хорошо сваривается. Чеканить по ней трудно, однако при должном нагреве ее можно использовать для ковки. Одно из основных ее достоинств в наше время – широкая распространенность и доступность.
      Из Ст 5 (содержание углерода 0,28–0,37 %) изготавливаются в основном крупные детали. Она слабо закаливается и хорошо варится.
      Ст 6 (0,38–0,50 % углерода) хорошо закаливается, но из-за большой твердости редко употребляется для ручной ковки и других художественных работ.
      Заводские заготовки с указанием марки стали на клейме встречаются не так уж часто. Обычно в дело идут какие-то старые, пришедшие в негодность, случайно найденные и т. п. изделия и детали. В этом случае определять сорт стали придется самостоятельно.
      Один из самых простых способов определения сорта стали – с помощью зубила. Нужно взять заготовку или деталь, марку стали которой нужно определить, зажать в тисках и попробовать снять зубилом стружку. Если стружка снимается легко, получается длинной и завивается в спираль, то сталь низкоуглеродистая. Чем тверже сталь, тем более короткой и ломкой будет стружка. Инструментальную сталь стругать зубилом почти невозможно.
      Малоуглеродистую сталь (Ст 0 – Ст 3) можно определить при закалке. Следует надпилить сталь напильником. После этого нагреть заготовку докрасна и быстро охладить в воде. Если закалки не произошло, пилить будет так же легко, если сталь выше Ст 4 – закалка затруднит надпиливание.
      Один из наиболее распространенных способов определения марки стали – по искре от точильного (наждачного) круга. С помощью специальных таблиц можно определить марку довольно точно, но будет достаточно и приблизительного определения пригодности заготовки для намеченного дела.
      Надо взять деталь, прижать ее к вращающемуся на большой скорости кругу и наблюдать за искрами (рис. 14).
      Рис. 14. Определение сорта стали по искре: а – низкоуглеродистая; б – среднеуглеродистая; в – высокоуглеродистая.
 
      Поделочная сталь образует длинный и светлый пучок, искры прямые, с несколькими утолщениями светлого и темно-красного цвета (рис. 14, а). Среднеуглеродистая сталь даст светлый и короткий пучок искр, распадающихся звездочками после первого утолщения (рис. 14, б). Если искры красноватые, их сноп короткий и широкий, почти сразу же разлетающийся множеством звездочек (такую картину видел каждый, кто затачивал нож или другой инструмент), то деталь из высокоуглеродистой стали (рис. 14, в).
      Если необходимо обработать небольшую заготовку из твердой стали, то ее можно несколько размягчить, отпустить. Для этого надо раскалить заготовку добела с помощью газовой горелки или паяльной лампы и дать ей постепенно остыть при комнатной температуре. При необходимости (если заготовка не стала достаточно мягкой) эту операцию можно повторить еще один раз.
      В некоторых случаях не обязательно определять марку стали. При занятиях чеканкой, выпиливанием или гравировкой можно просто попробовать заготовку инструментом. Если она поддается, то ее можно пускать в дело. Лучше запомнить, какие изделия изготавливаются из нужной для работы марки, и использовать их в качестве заготовок.
      Для чеканки вполне подойдут листы кровельного железа, автомобильная жесть и даже консервные банки. Главное – металл должен быть чистым, без ржавчины, пробоин и трещин. Иногда даже незначительная на первый взгляд царапина способна ослабить заготовку, и при работе с ней материал либо изменит форму не так, как планировалось, либо вообще прорвется в слабом месте. Поделка, на которую до этого было затрачено немало времени и сил, будет безнадежно испорчена.
      При гравировании или выпиливании по металлу требования могут быть не такими высокими, но трещин, пробоин и раковин от ржавчины необходимо избегать и в этом случае. При полировке поверхности изделия их обычно не удается зачистить или замаскировать.

      Довольно часто домашние слесари отдают предпочтение меди (удельный вес 9,0 г/см2), поскольку ее мягкость и пластичность позволяют добиваться точности и высокого качества при изготовлении всевозможных деталей и изделий.
      Чистая (красная) медь – прекрасный материал для различных поделок. Она подходит для ковки (в том числе холодной), чеканки, по ней можно легко гравировать и из нее выпиливать. Ее существенный недостаток – относительная дороговизна, а достать какие-либо бросовые изделия или детали для переработки довольно трудно из-за прокатившейся по России (и не только) волны массовой скупки цветных металлов. При работе с медью необходимо учитывать несколько особенностей этого металла.
      Обработка меди резанием затруднена из-за ее пластичности и вязкости. Если необходимо вырезать из медного листа фигуру определенной формы (особенно со сложным контуром или небольших размеров), то лучше воспользоваться дрелью, ножовкой по металлу или напильником. Для тонких листов подойдет лобзик. Зубило или ножницы по металлу сомнут лист и загнут края, восстановить их будет трудно.
      При длительной ударной обработке (чеканке, ковке) медь может потерять пластичность и начать трескаться. Для восстановления пластичности необходимо обжечь деталь при температуре 200–300 °C, но не выше; при 400–600 °C металл станет хрупким. Для обжига небольших деталей в домашних условиях вполне подойдет духовка газовой плиты со средним огнем.
      Следует учитывать, что первоначальный яркий блеск меди вскоре потускнеет, несмотря на полировку. На воздухе изделия из медных пластинок окисляются и приобретают темно-красный цвет. В таком состоянии медь очень устойчива к коррозии, а во влажном воздухе со временем покроется зеленоватым налетом – патиной. С помощью различных химических веществ можно придать меди синий, зеленый и даже черный цвет. При желании сохранить изделие ярко-красным необходимо покрыть его прозрачным (бесцветным) лаком.
      Медь является великолепным проводником электрического тока, а медный провод широко используется в работах, связанных с электротехникой.
      Широко распространена латунь – сплав меди с цинком золотисто-желтого цвета. Иногда в него добавляется еще и алюминий. Благодаря содержанию цинка латунь прочнее и меньше окисляется, но обладает не столь высокой пластичностью. Ее марки характеризуются различным процентным содержанием меди (например, Л68 – 68 %, Л70 – 70 % и т. д.).
      Латунь, в отличие от бронзы, относится к разряду дешевых материалов. Наряду с мягкостью и пластичностью, латунь практически не подвержена коррозии. В слесарных работах на дому чаще всего используется листовая латунь и латунная проволока.
      Для поделочных работ рекомендуется использовать сплавы с высоким содержанием меди. Латунь прочнее и тверже меди, ее можно использовать для ажурной чеканки, выпиливания, гравировки, но не для ковки или чеканки с высоким рельефом, потому что могут образоваться трещины. Чтобы этого не произошло при создании плоского рельефа или длительном хранении изделия, надо обжечь латунь при температуре 200–300 °C.
      Бронза (сплав меди с другими металлами) – материал не из дешевых, поэтому используется она в основном в декоративных целях. Ее качества зависят от составляющих сплава. Так, алюминиевые бронзы отличаются высокой износоустойчивостью, оловянные – пластичностью, бериллиевые – прочностью. Бронзовые изделия тверже медных (некоторые специальные марки бронзы по прочности превосходят сталь), поддаются ковке и пригодны для литья. Однако бронза дороже и дефицитнее меди, не выпускается в виде тонких листов, поэтому работать с ней в домашних условиях удается редко, только если выплавлять ее самостоятельно.
      Благодаря своим декоративным качествам медь (и ее сплавы – латунь, бронза) используется для изготовления предметов украшения, мебельной фурнитуры.

      Большое распространение в домашних слесарных мастерских получил алюминий (удельный вес 2,7 г/см2) и большинство его сплавов. О таких свойствах алюминия, как мягкость, легкость, довольно хорошая устойчивость к коррозии (благодаря тонкой серой защитной пленке, которая образуется на поверхности алюминия под воздействием влажного воздуха), знают, пожалуй, не только слесари, но даже домашние хозяйки. Алюминий очень легко поддается обработке в домашних условиях. Но есть и у него свои минусы – его трудно красить и еще труднее паять. А его способность противостоять коррозии снижается многократно, если он входит в соприкосновение во влажной среде с другими металлами, имеющими больший удельный вес, – бронзой, медью, сталью и пр.
      Этот металл сейчас настолько распространен в быту, что его перестали воспринимать как поделочный. А между тем еще сто лет назад он ценился наряду с драгоценными, были даже попытки изготавливать из него ювелирные изделия, но, увы, они темнели от пота. Быстрое окисление алюминия не позволяет придать изделиям из него серебряный блеск, но тем не менее он вполне пригоден для самых различных поделок.
      Особенно удобен алюминий и сплавы из него (при содержании примесей не выше 2 %) для чеканки всех видов. При этом не требуется термическая обработка, потому что металл не трескается при длительной работе – незаменимое качество для начинающего чеканщика, которому приходится переделывать или дорабатывать один и тот же участок несколько раз! Можно использовать алюминиевые листы (даже толстую фольгу, из которой получаются красивые рельефы простым выдавливанием), развернутые (разрезанные вдоль и распрямленные) трубки. Из аэрозольных баллончиков после очистки можно сделать оригинальные стаканчики для карандашей, подсвечники и другие изделия с помощью ажурной чеканки или выпиливания.

      Свинец – самый тяжелый из мягких металлов (удельный вес 11 г/см2). Свинец очень пластичен, поэтому легко поддается механической обработке ручным инструментом. Еще одно качество, обусловившее использование свинца в домашних слесарных работах, – его хорошая плавкость.

      Олово (удельный вес 5,8 г/см2), хорошо поддающееся ковке и другим видам механической обработки, к тому же имеет невысокую температуру плавления, что позволяет домашним умельцам не только обрабатывать готовые заготовки, но и самостоятельно производить их отливку.

      Правку применяют в тех случаях, когда нужно устранить искажение формы заготовки – волнистость, коробление, вмятины, искривления, выпучивания и т. д. Металл можно править как в холодном, так и в нагретом виде. Нагретый металл правится легче, что справедливо и в отношении других видов его пластического деформирования, например гибки.
      В домашних условиях правку нужно производить на наковальне или массивной плите из стали или чугуна. Рабочая поверхность плиты должна быть ровной и чистой. Чтобы шум от ударов был менее громким, плиту следует устанавливать на деревянном столе, с помощью которого, кроме того, можно выравнивать плиту, чтобы она находилась в горизонтальном положении.
      Для правки необходим специальный слесарный инструмент. Нельзя производить ее любым молотком, который есть под рукой, металл может не только не выправиться, но и получить еще большие дефекты. Молоток должен быть изготовлен из мягкого материала – свинца, меди, дерева или резины. Кроме того, нельзя править металл молотками с квадратным бойком: он будет оставлять на поверхности следы в виде забоин. Боек молотка должен быть круглым и отполированным.
      Кроме молотков, применяются деревянные и металлические гладилки и поддержки. Они используются для правки тонкого листового и полосового металла. Для правки закаленных деталей с фасонными поверхностями существуют правильные бабки.
      Не стоит, наверное, напоминать, что правку (рихтовку) металла нужно производить в рабочих рукавицах независимо от того, сложная работа или нет, большая заготовка или маленькая и сильно ли она искривлена.
      Чтобы проверить кривизну заготовки, нужно уложить ее на гладкую плиту той поверхностью, которая после правки должна представлять собой плоскость. Зазор между плитой и заготовкой покажет степень искривленности, которую нужно устранить. Изогнутые места необходимо отметить мелом – так гораздо легче наносить удары молотком, чем при ориентировке только на заметную глазом кривизну.
       Правка полосового металла, изогнутого в плоскости,– это наиболее простая операция. Изогнутую заготовку нужно расположить таким образом, чтобы она имела две точки соприкосновения с наковальней. Удары молотком или кувалдой нужно наносить по наиболее выпуклым местам и уменьшать силу ударов по мере того, как выпуклости становятся меньше. Не следует наносить удары только с одной стороны заготовки – металл может выгнуться в обратную сторону. Чтобы этого не случилось, заготовку нужно время от времени переворачивать. По той же причине не стоит наносить несколько ударов подряд по одному и тому же месту.
      Если имеется несколько выпуклостей, сначала необходимо выправить края заготовки, а затем ее середину.
       Правка круглого металла.Этот вид работы в основном похож на правку полосового металла. Для этого нужно отметить неровные места мелом и расположить заготовку выпуклостью вверх, удары наносить по выпуклой части от краев изгиба к середине выпуклости. Когда основное искривление окажется выправленным, силу ударов нужно уменьшить и периодически поворачивать металлический прут вокруг его оси, чтобы не допустить искривления в обратную сторону.
      Металлические пруты квадратного сечения нужно править в такой же последовательности.
       Правка металла, скрученного по спирали,производится методом раскручивания. Для того чтобы выпрямить кривизну, нужно один конец скрученного металла зажать в большие тиски на слесарном столе, другой – в ручные тисочки. Раскрутив металл до той степени, которую можно проконтролировать на глаз, нужно продолжить правку на гладкой выверенной плите обычном методом, контролируя кривизну на просвет.

Правка листового металла

      Сложность правки листового металла зависит от того, какого типа дефект имеет лист – волнистость кромки, или выпуклость, или вмятину в середине листа, или то и другое одновременно (рис. 15).
      Рис. 15. Приемы правки листового металла: а – при деформированной середине листа; б – при деформированных краях листа; в – с использованием деревянной гладилки; г – с использованием металлической гладилки.
 
      Во время правки выпуклости нужно наносить удары, начиная от края листа по направлению к выпуклости (рис. 15 а, б).
      Наиболее распространенная ошибка заключается в том, что самые сильные удары наносятся по тому месту, где выпуклость наибольшая, а в результате на выпуклом участке появляются небольшие вмятины, которые еще более осложняют неровную поверхность. Кроме того, металл в таких случаях испытывает очень сильную деформацию на разрыв. Поступать нужно как раз наоборот: удары должны становиться слабее, но чаще, по мере того как правка приближается к центру выпуклости. Лист металла нужно постоянно поворачивать в горизонтальной плоскости, чтобы удары равномерно распределялись по всей его поверхности.
      Если лист имеет не один выпуклый участок, а несколько, нужно сначала свести все выпуклости в одну. Для этого наносят удары молотком в промежутках между ними. Металл между выпуклостями растягивается, и они объединяются в одну. Затем нужно продолжать правку обычным способом. Если середина листа ровная, а края искажены волнами, то последовательность ударов при правке должна быть противоположной: их следует наносить, начиная от середины, продвигаясь к изогнутым краям (рис. 15, б). Когда металл в середине листа растянется, волны на его краях исчезнут.
      Очень тонкие листы невозможно править даже молотками из мягкого материала: они не только оставят вмятины, но могут и порвать тонкий металл.
      В этом случае для правки применяют бруски-гладилки из металла или дерева, которыми лист выглаживают с обеих сторон, периодически его поворачивая. Качество правки можно проконтролировать с помощью металлической линейки.
      Тот, кто брался за правку стального листа, знает, что это работа достаточно трудная: пока выправляешь один изгиб, на листе появляются другие. Однако этого можно избежать и тем существенно облегчить работу. Стальной лист нужно уложить для правки не на гладкую плиту, как это обычно делается, а на плиту-подкладку со множеством мелких затупленных бугорков, равномерно расположенных на ее поверхности. В этом случае качество работы должно повыситься, а трудоемкость – снизиться.